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基于砷化镓纳米颗粒的新型超快速可调谐半导体材料
发布者:风影 发布时间:2017-06-28 14:48:17 浏览次数:1186

 自然通讯最近发表了一项由俄罗斯莫斯科国立大学莫桑比克大学,美国阿尔伯克基的桑迪亚国家实验室和德国耶拿的弗里德里希-席勒大学的研究人员组成的国际小组所做的关于开发基于砷化镓纳米颗粒的超快可调谐超材料的报告。


      这种新的光学超材料为纳米级的超快速信息传输腾出空间。



由超短激光脉冲调谐的半导体基超材料。 


      光学超材料是由于纳米结构而获得异常光学性能的人造介质。近二十年来,研究人员成功地设计了大量的以超材料为基础的设备,包括从隐藏物体到对物质浓度敏感的物质。然而,在制造时,超材料性质保持固定。工程师和物理学家团队设计了一种将超材料“打开”和“关闭”的方法,并以每秒超过1000亿次的速度快速地进行。



     该超材料由通过电子束光刻和随后的等离子体蚀刻制出薄的砷化镓薄膜的团队制成。该材料由能够共振聚集和保持纳米级光的半导体纳米颗粒阵列组成。这也意味着当光照射超材料时,它被纳入纳米颗粒内部并以更有效的方式与它们相互作用。


      超快可调谐超材料的工作原理存在于电子空穴对的产生过程中。超材料在稳定状态下具有反射性。该材料借由超短激光脉冲被团队照亮,其能量用于在材料中产生电子和电子空位“孔”。材料的性质通过空穴和电子的存在来改变:超材料因此不再具有反射性。在一秒钟内,空穴和电子通过彼此接触而消失,接着超材料再次变成反射性的。以这种方式,可以开发光学逻辑元件,从而为超快速光学计算机的发展铺平了道路。


      通过从三相技术的角度分析动态随机存取存储器的研发和批量生产的历史证明了这一理由。 20世纪70年代至80年代,在日本的半导体制造商出现了一定的技术文化:即追求技术极限,以极高的品质生产的文化。他们在这个过程文化中为大型机生产高品质的DRAM,而日本在20世纪80年代成为市场的世界冠军。据Yoshioka 说,90年代对变化的需求从大型机到PC。半导体制造商无法改变这种技术文化,通过使用过高的技术水平继续制造具有高质量产品。因此,它们在制造成本削减领域被外国竞争对手击败,从而丧失了国际竞争力。


      许多以前的研究显示出同样的趋势。 Oyane将衰退的原因归因于政治。 该行业的成功和美国业界的衰落引发了后者的激烈反应,后者以平淡的竞争环境为借口试图对日本的半导体制造商施加各种制约因素。 这些限制是非常成功的,他们最终从日本的风帆中脱颖而出,最终使它容易受到来自美国和新兴亚洲竞争对手的攻击。


      相同合作的一部分提供了关于在2015年基于硅纳米结构的类似器件的细节。在他们最近的研究中,使用砷化镓代替硅,这增加了将光与超材料中的光控制一个数量级的有效性。


      该团队的工作属于涉及光和其在不同应用中的使用的光子学。例如,用电学中电流有助于发射信号,但是在光子学中,这是通过光量子来执行的。这项研究证明是对未来有前景的,因为它将允许以每秒几十兆比特的速度开发信息传输和处理设备。非常有效的可调谐半导体超材料的演示被认为是迈向这种信息处理速度的重要一步。


来源:新材料科技在线

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